電卡效應(yīng)是指在電場作用下極性材料因極化狀態(tài)改變而產(chǎn)生的可逆溫變�；陔娍ㄐ�(yīng)的制冷技術(shù)具有環(huán)保、高效和易于微型化等優(yōu)勢,因此有望在今后的制冷領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。在常見的電卡材料中,有機鐵電聚合物以其強電卡效應(yīng)、良好的柔性等特點在應(yīng)用于電卡制冷時具有較大的潛力。然而,低熱導(dǎo)率(~0.2 W m~(-1) k~(-1))卻限制了聚合物內(nèi)部的傳熱過程,進而影響了其制冷性能。針對該問題,本文從材料和器件導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的角度提出了相應(yīng)的解決方案:首先,根據(jù)氮化硼納米片(BNNs)的高導(dǎo)熱性及其片狀結(jié)構(gòu)的特點,本文提出將BNNs摻入鐵電聚合物中,通過其在聚合物內(nèi)部形成的三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)來加快傳熱。實驗證明,摻入BNNs后聚合物的熱導(dǎo)率相比之前提升了5倍。以實驗結(jié)果為依據(jù),有限元計算表明BNNs的引入使聚合物的傳熱速率和最大制冷功率密度分別提升了4倍和3.5倍。為進一步提高導(dǎo)熱速率,本文采用高熱導(dǎo)的多孔陽極氧化鋁(AAO)模板來輔助孔內(nèi)聚合物的傳熱。AAO納米級別的孔徑可以有效地縮短聚合物的傳熱時間,從而提升聚合物的傳熱速率。研究表明,在AAO的協(xié)助下,聚合物與襯底之間的熱交換時間縮短了94%,最大制冷功率密度提高了5倍�；谇拔亩嗫譇AO輔助導(dǎo)熱的方法,本文設(shè)計了一種新型的電卡制冷器模型,通過插入聚合物的高導(dǎo)熱柱來加快熱搬運過程。利用有限元分析軟件,本文研究了不同孔徑與孔間距對其制冷性能的影響。相比于常規(guī)的制冷器,多孔結(jié)構(gòu)制冷器在制冷功率密度和效率上最高有約4倍的提升。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB657
【部分圖文】：

1 緒論 引言蒸汽壓縮制冷作為一種成熟的制冷技術(shù)，在過去的幾十年里為人類的生產(chǎn)和了巨大的便利，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制冷、家用冰箱和空調(diào)、電子器件冷卻等蒸汽壓縮制冷技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，但是該技術(shù)依然存在以下幾個問題用的氟利昂制冷劑（如 CFC、HCFC、HFC 等）會引起溫室效應(yīng)[1]，據(jù)報道年會有幾十萬噸的溫室氣體因為制冷而被排放到大氣中，如圖 1-1 所示[2]。 CFC 和 HCFC 類則會對臭氧層造成嚴重的危害[3,4]；（2）其制冷效率較低且高（一般只能達到 40~50%的卡諾效率），從而導(dǎo)致大量能源的浪費[5]；（3）型化用于芯片級制冷，而隨著集成電路尺寸的不斷縮小，如何實現(xiàn)芯片級別為一個亟待解決的問題[6]。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文電制冷制冷是基于珀爾帖效應(yīng)（Peltier effect）的一種制冷方法，即當有直的導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回路時，兩個接頭根據(jù)電流方向的不同表現(xiàn)出吸如圖 1-2 所示[9]，將 N 型摻雜的半導(dǎo)體與 P 型摻雜的半導(dǎo)體串聯(lián)，壓，使得 N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體之間有電流流過，于是熱量可以一端放出。制冷裝置最顯著的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，且該裝置不需要運動部件，制較簡單。然而，熱電制冷的效率比較低，一般小于 10%的卡諾效率

電卡制冷循環(huán)原理圖
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本文編號：2870072